Schnellladesysteme

QuickCharge, USB-PD & Co: Schnelllade-Systeme im Überblick

Weil die Kapazität der Akkus kaum noch gesteigert werden kann, entwickeln die Hersteller Systeme, mit denen sie schneller wieder geladen werden können. Wir stellen die unterschiedlichen Normen vor.
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Schnellladesystem helfen die Ladezeiten für Handys zu verkürzen.Schnellladesystem helfen die Ladezeiten für Handys zu verkürzen. Es ist leider eine Tatsache: Die derzeit in Smartphones genutzten Lithium-Ionen Akkus stoßen, was die Kapazität angeht, an ihre Grenzen. Die Batteriechemie kann pro Volumeneinheit nur eine begrenzte Menge Energie speichern – und das für den Akku verfügbare Volumen ist bei den aktuellen Smartphones ebenfalls ziemlich begrenzt.

Die Hersteller haben deshalb die Akkus immer dichter gepackt, nutzen jeden Freiraum aus, denn die Smartphones werden immer energiehungriger. Das geht leider aber auch nur eine Zeitlang gut, wie der Fall des unglücklichen Samsung Note 7 eindrücklich zeigte. Solche dicht gepackten Akkus müssen nämlich besonders sorgfältig hergestellt werden, sonst drohen feurige Überraschungen.

Die Lösung der Hersteller: Wenn man bei Akkus die Kapazität nicht signifikant erhöhen kann, dann muss man sie eben öfter und vor allem schneller Laden. Und so gehört es mittlerweile bei allen Herstellern zum guten Ton, eine Schnelllade-Funktion im Programm zu haben. Das Prinzip ist einfach und eigentlich immer dasselbe: Die Technik erhöht die Ladeleistung und verkürzt so die Ladegeschwindigkeit. Je nach Anbieter sollen dabei die Akkus bereits in gut einer halben Stunde wieder voll sein.

Qualcomm entwickelte den Quasi-Standard

Schnellladesysteme gibt es eine ganze Reihe und einer der ersten, der ein solches System erarbeitete, war Qualcomm. Das System heißt schlicht Quick Charge und es gibt es bereits in der Version 3.0. Es arbeitet in dieser Ausführung mit Ladespannungen zwischen 2,6 und 20 Volt, die in 200 mV Schritten dem Ladezustand des Akkus angepasst werden. Die maximale Ladeleistung liegt dabei bei 18 Watt. Durch die Spannungsregelung wird die Abwärme reduziert und die Ladezeit optimiert.

Quick Charge überwacht dabei auch die Akkutemperatur. Erreicht diese 40 Grad, dann regelt das System die Ladeleistung herunter und schont so die Akku-Chemie, die bei noch höheren Temperaturen Schaden nehmen würde. Quick Charge kompatible Akkus brauchen also neben sorgfältiger Fertigung auch einen Temperatursensor. Als Anschluss am Handy genügt aber eine ganz normale USB-Buchse.

Mit Quick Charge 3.0 können Akkus innerhalb einer halben Stunde auf etwa die Hälfte ihrer Nennladung gebracht werden. Für den Rest sollte man sich aber mehr Zeit nehmen. Li-Ionen Akkus haben nämlich eine logarithmische Ladekurve, weswegen es ziemlich lange dauert, die letzten paar Prozent Energie hineinzuquetschen.

Größter Knackpunkt von Quick Charge: Es funktioniert nur mit Snapdragon Prozessoren und Qualcomm casht bei den Lizenzen ordentlich ab.

USB PD nimmt Qualcomm den Wind aus den Segeln

Eigentlich hat Qualcomm auch bereits eine Version 4 von Quick Charge in Aussicht gestellt. Die sollte mit dem Snapdragon 835 eingeführt werden und 50 Prozent Ladung innerhalb von 5 Minuten bringen. Daraus wurde aber wohl nichts. Denn Qualcomm hat das Rennen zugunsten von USB Power Delivery (USB PD) aufgegeben. Quick Charge 4 und Quick Charge 4+ vereinen den alten Quick Charge 3 Standard und das Laden über USB PD mit bis zu 27 Watt.

Der USB PD wurde vom USB Implementers Forum entwickelt und beschreibt das Laden über die USB-C-Buchse. Dabei gibt es fünf Profile, die beiden beteiligten Geräte handeln untereinander aus, welches davon genutzt wird. Als Vermittler dient dabei das Kabel, in dessen Stecker ein Chip sitzt, der auch darüber wacht, dass nicht mehr Energie transferiert wird, als das Kabel aushält. Die Profile reichen dabei von 5 Volt und 2 Ampere Ladestrom bis hin zu 20 Volt und 5 Ampere. Wird zwischen die beiden Geräte nur ein einfaches USB-C-Kabel ohne Chip geschaltet, dann wird der Ladestrom auf 3 A begrenzt, was bei 5 Volt 15 Watt Ladeleistung bedeutet. Mit normal großen Steckern vom Typ A werden 25 Watt erreicht.

Der Standard wurde ursprünglich für Laptops entworfen und soll die vielen proprietären Anschlüsse ersetzen. Die Profile 4 und 5 sind denn auch weniger für Smartphones, denn für Computer und Peripherie-Geräte wie Monitore gedacht. Als Mitinitiatoren sind unter anderem auch Microsoft, Intel und Apple beteiligt. Der Vorteil: Die Ladetechnik ist unabhängig von Prozessoren und mit einem einzigen Ladegerät können sowohl Handy wie auch Laptop geladen werden. Sogar das Laden von PCs über Powerbanks wird damit zumindest theoretisch möglich.

Apple macht denn auch Ernst mit der Umsetzung. iPhone 8 oder iPhone X verwenden diesen Standard bereits und auch in MacBooks baut Apple die neue Ladetechnik schon ein. Allerdings: Um sie auch mit dem iPhone zu nutzen, braucht man einen Powerbrick und ein Kabel USB-C auf Lightning. Die beigelegten Utensilien unterstützen den Standard nicht.

Standard noch mit Problemen

Noch scheint es mit dem Standard aber Probleme zu geben. So gibt es bisweilen bei Geräten unterschiedlicher Hersteller Verständigungsprobleme. Das Ergebnis sind dann langsame Ladevorgänge auf dem kleinsten gemeinsamen Nenner. Auch gibt es in der Spezifikation noch Lücken. So ist etwa noch nicht geklärt, was passiert, wenn zwei Stromquellen sich im USB-Netzwerk befinden. Und die 100 Watt-Obergrenze könnte für einige leistungshungrige Notebooks bedeuten, dass sie einen separaten Stromeingang brauchen.

Neben diesen beiden Standards gibt es noch eine Fülle weiterer, die alle auf dem gleichen Prinzip beruhen: Viel Energie in kurzer Zeit in die Akkus zu pumpen. Sie sind aber in der Regel nicht untereinander kompatibel. Der Grund: Die Hersteller wollen ihr eigenes Zubehör verkaufen und ändern die Standards leicht ab, sodass sie nur noch mit den eigenen Geräten funktionieren.

Ausnahmen bestätigen die Regel. So ist etwa das Adaptive Fast Charge von Samsung kompatibel mit dem Motorola Turbo Charge. Es basiert auf Qualcomms Quick Charge 2.0 und bringt es somit auf bis zu 18 Watt Ladeleistung.

SuperVOOC: Voll in gut einer halben Stunde

VOOC (Voltage Open Loop Multi-step Constant-Current Charging) hingegen ist ein proprietärer Standard von Oppo. Er benötigt spezielle Ladegeräte und Kabel und funktioniert nur an kompatiblen Smartphones. Die dabei verwendeten Kabel sind doppelt beschaltet, sodass laut Oppo bis zu 25 Watt Ladeleistung fließen können. Dabei hält die Elektronik den Ladestrom konstant und regelt die Spannung. Das hat den Vorteil, dass die Verlustleistung eher im Netzteil anfällt und nicht im Akku. Er bleibt kühler und kann so auch schneller geladen werden. In 35 Minuten sollen so 75 Prozent der Energiereserven wieder hergestellt sein, bis zum Vollladen dauert es rund 70 Minuten.

Das Oppo Find X hat schon die Erweiterung SuperVOOC eingebaut. Die Technik verwendet eine spezielle Akku-Technik mit zwei in Serie geschalteten Zellen und lädt mit fast 50 Watt. Damit ist der Akku in gut einer halben Stunde voll.

SuperVOOC ist derzeit der schnellste Ladestandard.SuperVOOC ist derzeit der schnellste Ladestandard. Neben Oppo verwendet auch die Tochter OnePlus VOOC. Der Standard heißt hier Dash Charge. Aber OnePlus liegt mit dem Headset-Hersteller Bragi im Clinch, weil der sich für seine Produkte den Namen "the dash" gesichert hat. Derzeit heißt die Technik deshalb schlicht "Fast Charge". OnePlus-Geräte sind übrigens trotz Snapdragon-Prozessor nicht mit Quick Charge kompatibel.

Erwähnenswert ist noch Pump Express, der Standard von MediaTek. Er funktioniert nur mit Geräten, die die hauseigenen Chips nutzen, unterstützt aber zusätzlich auch USB PD 3.0. Derzeit ist die Version 4.0 aktuell, sie liefert 5 Ampere Ladestrom.

Abseits der Steckdose hilft auch das beste Schnellladesystem nicht weiter. Stattdessen muss man hier auf einen externen Akku zugreifen. Tipps für den Kauf gibt es in unserem Ratgeber.

Schnelllade-Standards in der Übersicht

Ladeverfahren Nenn-
spannung
Stromstärke max. Lade-
leistung
Bemerkung unterstützte Geräte (Auswahl)
Quick Charge 1.0 5 V 2 A 10 W doppelte Leistung von Standard-USB Nexus 4, HTC One S, Samsung Galaxy S3, Sony Xperia T
Quick Charge 2.0 5 / 9 / 12 V 2,2 / 1,67 A 18 W Höherer Wirkungsgrad durch höhere Spannung Samsung Galaxy ab S6, Sony Xperia Z2 bis Z5, HTC, LG
Quick Charge 3.0 2,6 - 20 V 2,5 / 4,6 A 18 W Geringere Abwärme, optimierte Ladezeiten diverse Geräte von Xiaomi, Nokia, HTC, LG und Sony; als Turbo Charge bei Motorola
Quick Charge 4.0 k.A. k.A. 27 W vereint Quick Charge 3.0 mit USB PD 27 Watt BQ Aquaris X2, LG V40 ThinQ, Xiaomi Mi8, ZTE Axon 9 Pro
USB PD Profil 1 5 V 2 A 10 W offener Standard, braucht USB-C in der Regel nur für kleines Zubehör genutzt
USB PD Profil 2 5 / 12 V 2 / 1,5 A 18 W Google Pixel, als Apple Fast Charge mit separatem Zubehör auch für iPhone X, 8 und 8 Plus
USB PD Profil 3 12 V 3 A 36 W Geräte mit USB Fast-Charge Logo
Super Charge 5 V 4,5 A 22,5 W eigener Standard von Huawei und Honor, Quick Charge kompatibel Huawei P20, Honor 10, Honor 10 Pro
Super Charge 2.0 10 V 4 A 40 W Huawei Mate 20 Pro
VOOC 5 V 5 A 25 W Oppo-Standard; geringe Verlustwärme im Akku die meisten Oppo-Smartphones, auch ältere Modelle
Super VOOC (Warp Charge) 10 V 5 A 50 W Oppo-Standard mit zwei seriellen Akkuzellen Oppo Find X, Oppo R17 Pro
Fast Charge (Dash Charge) 5 V 4 A 20 W Basiert auf VOCC, geringe Verlustwärme im Akku OnePlus-Geträte, z. B. 6, 6T oder 5, 5T
Pump Express 3 - 6 V (geregelt, 10-20 mV Schritte) 5 A 25 W MediaTek-Standard; USB PD 3 kompatibel Geräte mit MediaTek SoC z. B. von Sony, Meizu oder Motorola
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